1
������������� �������������������������������������������
�� ������!�����"����#���$����������%�����&���� �����'��������� �
���������$�������&���� ����
#����(&�)*+,)-�� '�������������������������������������������������
"����&�#����
��������)*+,���� �����'��������� ��������������������������������.�/������
2
�� �!����
$�������!�������
0����!���
$����1�������
�#�����������
2�����������
#���������
��.��$��.��
#��.�������
������������ ����������
����������� �������� ������������
�����������������������������������
����������������� ���������
����!���"����������#����������������
����!���"����������� ���������
����!���"����������#�������������
����!���"�����������
�������� ����$"��� �%�������
���������3�������
��������������4 ���������������+-&�)**5
��&������'()*��� �+�����������$���+��"��� ������%������&�������&��",��- ���
3�'16
���������3������ �����������������
#6"
$��066$
�# 27�"�'"�
#�1'6
$�7�0�86
��#
4
. ����������������
. ����������������������� ���
. �����������������/�����$��/ 9�������������$��������������:
. ��������������������������
. ��������������0������$�����
. 3�����%������������'���������
. �����������������
. ��������������
;7��'"6
5For Planning & Discussion Purposes Only
�������������%�������A Mobile Geochemical and
Environmental Laboratory
A Robotic Field Geologist
• Long life, ability to traverse many
miles over rocky terrain
• Landscape and hand-lens imaging
• Ability to survey composition of
bedrock and regolith
• Ability to acquire and process dozens of
rock and soil samples
• Instruments that analyze samples for
chemistry, mineralogy, and organics
• Sensors to monitor water, weather, and
natural high-energy radiation
6
Ten Instruments
NASA/JPL-Caltech
����������������
��������������
�� ��������
���������������������
�� ���������������� ���
��� ��� ����!����
�������������
�"#���������� ��$�
������������
����������
��!!���� %������&��
7
������������$�����
REMOTE SENSING
Mastcam (MSSS) - Color and telephoto imaging, video,
atmospheric opacity
ChemCam (LANL/CNES) – Chemical composition; remote
micro-imaging
CONTACT INSTRUMENTS (ARM)
MAHLI (MSSS) – Hand-lens color imaging
APXS (Canada) - Chemical composition
ANALYTICAL LABORATORY (ROVER BODY)
SAM (GSFC/CNES) - Chemical and isotopic composition,
including organics
CheMin (ARC) - Mineralogy
ENVIRONMENTAL CHARACTERIZATION
MARDI (M. Malin, MSSS) - Descent imaging
REMS (Spain) - Meteorology / UV
RAD (SwRI) - High-energy radiation
DAN (Russia) - Subsurface hydrogen
Rover Width: 2.8 m
Height of Deck: 1.1 m
Ground Clearance: 0.66 m
Height of Mast: 2.2 m
DAN
REMS
ChemCamMastcam
RAD
MAHLI
APXS
Brush
Drill / Sieves
Scoop
MARDI
SAM
8
Mars Exploration Family Portrait
9
24
16
10
Mars Pathfinder and Sojourner (1997)
11
All in the Family…
��������+���
�����0& ���������%
�����$���������%
12
Curiosity: Vitals
Curiosity
Height: 2.2 m 2.2 mKobe Bryant
1.4 m
Mass: 899 Kg 6 Shaqs 1221 Kg
Speed: 0.14 Km/hr4 cm/sec
47 cm/secTortoise
200 Km/hr
Wheel Diameter:
0.5 m Shaq’s Shoe Size 0.4 m
13
Curiosity 2010: First Driving Test
14
���������60��<������
= 8����=
15
The SEVEN Minutes of Terror!!
16
• The MMRTGprovides:– ~110 watts of
electrical power– 2000 watts of
dissipated heat • Life well in excess of
mission requirements• Utilized on several
deep space exploration missions.
Multi-Mission RTG-Radioisotope Thermoelectric Generator
1724
Gale Crater and Mount Sharp
Landing Target
18
Heat Shield – here I come….
19
�������������� ��������������������
20
������������ �����������$����
��������.�������������0������������
����������������9)***�>:
�7'�6�����6
�;86�
06�6"������6
36����3'6�0
�6�;�36��
21
������0�������������6����������?
Coldest HottestEarth -89 C
Antarctica57 C
Death Valley, CAMars -140 C 20 C
Spacecraft in Space -160 C(Shade)
120 C(Sun Side)
Space -273 C na
Environmental Boundary Conditions
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Tim e (LMST)
Tem
pera
ture
, C
Tgnd
Tamb
Tsky
22
����������������������� ����������
. 0�������������������������@�����������/ �0�����$�� ��%�������12)'*������3(��4�+$ ��$���������$��5��/ ��������-��������16'(((�75��$���� �$�"��"$��4����$+�"��&������/ ��������&��$�8$�������+��"��"�����$�����/ ����� �+�����%����� ����"�� ����1"��+��$�����4��$����"5
Environmental Boundary Conditions
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Tim e (LMST)
Tem
pera
ture
, C
Tgnd
Tamb
Tsky
23For Planning & Discussion Purposes Only
������������$�������4'� ����� ����������������������������
Spirit & Opportunity2003
Sojourner1996 Curiosity 2011
�6��9)**,:&�+A*�.�������&�3�����/����
� ������9+--B:&�+)�.�������&�$��������
����9)*++:&�C-**�.��$���9�=++� ����:;)�'��������
24
>���7�����$��������������D
• Advantages of MPFL-HRS when compared with traditional spacecraft thermal control technologies:
• Scalability of heat rejection capacity
• Ability to accept and reject heat at multiple locations
• Flexibility in locating heat dissipating equipment
• Adaptability to late changes in spacecraft design
• Have increasingly been used recently (last 15 years) at JPL to solve complex thermal control problems
• Mars Pathfinder (Cruise)
• 2x Mars Exploration Rovers (Cruise)
• Mars Science Laboratory (Cruise + Rover)
25
�����������������/�����$��
26
Cruise Radiator(split flow)
Transfer Lines
RoverRAMP HXCH
MMRTGHeat Exch
Rover SystemHeat Exchanger
Cruise Pumped Fluid Loop (CHRS)
Rover System Fluid Loop (RHRS)
Cruise HRSRadiators
MMRTG
Loop controls both Avionics and Payload
zones
Windbreaker Windbreaker
Descent Stage: TWTA, SDST, DPAM,
DPA & DPFA
Cruise Stage: CIPA, CPA, CPAM, DSS
����3������ �������������
27
Simultaneously collect heat from MMRTG and reject wasteheat to either the Cruise Loop or directly to Martian
environment depending upon mission phase
�������������$���������������������������
Deployed Rover
28
3���0�����������������= �3��
29
��������������������0���������
� $������ ���������E�'(������)'(���� ���=������������������EF)((�������!�2))� ���������������<�����G���������E �����%�
+ �-�%� %�4�9�����+ :���;�����4������ �- ��4�+ 0��$��
� >�.���� �����E� �!�2))4��� �� ��2)<(���
;����� �� �������98�������:�
�������������9C)**� ����%��:
30
������������$���%�������
�'$���/H������ �
������ ��/H�3�����%���������$����������%������������0"�����
31
•
�'$�H�'$���0����������!����
�'$�
�'$��
32
'$���<�3�����%H'����������H
'$��
'$���'����������
33
�����$��� ����������� �����$���
• Journal Bearings
• Hydro-Dynamically Lubricated
• 12,000 rpm
• 250 g
• All Stainless Steel Construction
• Permanent Magnet Embedded in Rotor
• Hall Sensors and Rotating Magnetic Field in Stator
• Pacific Design Technologies (PDT) Manufacturer
34
. �%� ������+�"����"�����������������������������)= �������+�������$�����+�������������+����
'= ! 0� ���������� ��&�����""�$���+�� ���%����& �"����
*= �&�0������ �"���$"��%���� �-�������&"�+��
3= ��������+��"�������$���+����$���"�� ���
1�����������������0������$����
35
• Several significant changes had to be made in the HRS design
3���'������������������������ �
36
��������������������� �3��H�3���
���������������8�� ����9������$����:
�������������������9��� ����$����:
37
'���������� ��HI
38
�����������%��� ��������� �
39
��.�����������4 ������8
40
������.��GG�������8
41
����������E�"���%���)B&�)*++
8��??
42
. � ����&$�&��-��$�������������������1'>)5����������1'�&$�&�5��+�� �$�"�
. �+����+-���$�������+ ������� �����&$�&�����&����������"�� ��&
. �����",$&�&$�&������"�� ��&�-��$������+�������$�%��+�$�-,��+����������"�"�",
. ?�����"��%� ��&�����&������%�������� ���������0&"��
3���;���������������������H������
43
�����3���$��������0�����������
43
Pressure closely followed predictions - No leaks at all
44
������3���$��������0�����������
44
Pressure closely followed predictions - No leaks at all
45
�����3������������������������0�����������
Nearly Constant RAMP Temps.
46
• The Curiosity rover has been on the surface of Mars for about 10 months since its landing on August 5th,– It landed in spring at the Gale landing site and is in the summer
• The active fluid loop has performed extremely well in all phases – Cruise, EDL, and Surface Operations
•• All fluid loop components (pumps, accumulators,
control valves, heat exchangers etc.) have performed well and are close to prediction made by the post-test correlated thermal models
����������;���������������$�� ������
47
�����������������������������������
48
. ��� ���������������8$��@�$�2�+2�����0A������������%� %������+�"������,��������������+��� ���� �
. ������"����������+��������������4�+ �����������������4�����������$�������%����&�����
. �������������������4��"��$ 4�������$"��������$���
. B�����& �8$�",�0&���������%�+���-������
. 7�,�" �� ��-�������%����C�� �-��$++�"�����"��$ �����������%����D��%�"��
. �������$ ������ ������", �$�0&"���&�� ��
. �$ ��2���"�& ������%������������$���+���$"��++���
. �������� 4�&�%��"4����������&������,��
������� �������3���6J����������
��!���"��� ����+����%
����!�"$����"��� ���������
�� ������4����� ��+$����%��
�&�0������4�+������$�����4��
�$�&������ ��4���� ��E4�+ 0� ���4�9�����+ ;������
? �-�4�+ 0� ���4��- ���
������4���� ����4����-�����=4��"��4���$���� �
������������,&��$&�+���%���0�����
49
��������
. �����%D�������"�� ���������� �8$�������$���������$+�"��&������"�$ �������-������!��
. �%� ���%��"����!������ ��"��� �����-��% �&�������������$�����$������� �"���� �������+������%��&�����
. ������%���!����������� ��"���"�$�-� �&�%�-���+������$�������+$�$�F������������4�����"�� ���� ���4������� �������������
50
���������������������
September 2010Thermal Subsystem
MSL 2011May contain Caltech/JPL proprietary information and be subject to U.S. Government Export Laws; US recipient is responsible for the compliance with all applicable U.S export regulations.
J. Lyra 50/29
51
����3���'����������������� 90����%���+,&�)**K:
������������
�����
������
����������� �������
�������
��������
����������
���������
����������
�� ���!
��������
������
" ���!����!�
�������� �
��� �������
������!!!
������!��
���#��!���
���!��$#���� #��$%� ��$����
52
���������������������
For Planning & Discussion Purposes Only
53
���������$� ���
�8';"'�
�63�"'�� $�;$7��';"
C�+**���������%��������������������.����������� ����
�36���� �2��6��
�63�"'���
"�8'���';" ��������6�6;�
��������'��';"���������
6�
$;>6�
6� 6�